小球藻生物阴极MFC处理养猪废水及产电性能

针对规模化养猪场废水特点和目前处理技术存在的问题,构建了小球藻生物阴极微生物燃料电池(MFC),探索利用MFC同步处理养猪场废水及回收电能的可行性。当阳极底物COD由510 mg/L增加至4 250 mg/L时,电池的最大输出电压由279. 16 mV提高到501. 16 mV,最大功率密度从271. 15 mW/m3提高到907. 52 mW/m3,对应的内阻由795. 93 1降至256.7 Q;随着阳极底物COD浓度的增加,MFC阳极中COD去除率逐渐提高,并在COD为4 250 mg/L时达到最大,为9& 29%。然而,电池库仑效率却由5. 97%降至2. 86%,且NH;- N和TP的去除率也呈下降趋势。结合产电性能、污染物降解能力以及库仑效率等方面进行分析评价,在阳极底物COD为950 mg/L'NH;-N约为55 mg/L、TP约为10 mg/L时,MFC的产电和有机物降解综合性能表现最佳。可见,小球藻生物阴极MFC可降解养猪场废水中的COD并利用污染物质产电。

量子点碳修饰生物阴极提高BC-MFC系统脱氮及产电性能

为提高生物阴极微生物燃料电池系统脱氮及产电性能,提出采用量子点碳对生物阴极微生物燃料电池系统(BC-MFC)的生物阴极(BC)进行修饰,以增加阴极附着面积提高微生物附着量。以脱氮作为首要目标,产电作为次要目标,设计了4组不同类型生物阴极的BC-MFC系统进行实验。结果表明,利用量子点碳对生物阴极进行修饰,能提高系统的脱氮能力,氨氮和总氮去除率最高可达到80%和77%,相比于对照组均提升约10%;系统微生物群落形成更快,启动时间缩短,且系统内阻最高下降24.19Ω,平均下降约23Ω,功率密度最高提升9.42 mW·m^(-3),平均提升6.76 mW·m^(-3);增加了系统的不稳定因素,采用微生物提前挂膜培养和在阴极区域栽种湿地植物的方法可提高系统稳定性。

基于进水流速的连续流小球藻MFC性能研究

针对规模化养殖源分离废水的特点和当代水处理技术存在的问题,在间歇流MFC研究的基础上,基于同步废水处理、产电能及小球藻生物质能回收,进行了连续流小球藻生物阴极型MFC对源分离养猪废水的处理实验。研究发现MFC在5种不同进水流速条件下,当流速为1 mL/6.5 min时,稳定输出电压值、库仑效率和最大功率密度达到最大值,分别为537.26±23.78 mV、14.39%±0.58%和2740.30 mW/m^3;COD去除率随着进水流速的减小逐渐增大,在1 mL/10 min进水流速时达到最大,为77.58%±0.48%;当进水流速为1 mL/3.0 min时,MFC的内阻达到最大,为437.14Ω;减小阳极进水流速为1 mL/5.0 min后,MFC得到了最小的内阻值,为195.73Ω,较1 mL/6.5 min与1mL/10.0 min进水流速时分别低了7.63%与25.14%;从产电性能、COD去除效果、阴极微藻生长状况及阴极溶解氧浓度等方面综合分析,该MFC在进水流速为1 mL/6.5 min时,系统整体性能表现最佳。

微藻生物阴极型MFCs的研究进展

对微藻生物阴极型MFCs的研究进展进行了综述,探讨了影响微藻生物阴极型MFCs产电性能的因素,总结了微藻生物阴极型MFCs的发展前景,并阐明了今后微藻生物阴极型MFCs研究的主要构想与方向,希望其能替代化石燃料成为一种新型可广泛使用的清洁能源。

不同阴极材料对MFC处理生物废弃物的影响研究

该文主要利用石墨-PbO2、碳布、碳布-PbO23种不同阴极材料自制成微生物燃料电池(MFC)处理生物废弃物,通过相关指标的测定,比较3种阴极材料对MFC的处理效果及产电能力,从而对MFC的装置进行优化。结果表明:石墨-PbO2作为MFC的阴极材料,无论是降解有机物的效果还是产电能力方面都优于碳布及碳布-PbO2。

磷质量浓度对生物阴极微生物燃料电池脱氮产电的影响

【目的】研究磷对生物阴极微生物燃料电池脱氮的效果。【方法】在试验过程中,向4组反应器阴极液中添加不同质量浓度的磷酸钾,研究了生物阴极型微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)的脱氮产电性能。【结果】阴极液中添加的硝酸盐量固定为100mg/L,MFC阴极液中磷氮质量浓度比越大,MFC产电性能越差,脱氮效率越低。在添加85.68 m/L磷酸钾量条件下,即磷氮质量浓度比为1∶8条件下,MFC的最高输出电压达到0.42 V,最大功率密度为832.13 mW/m3,阴极硝酸盐去除率最大为87.86%。整个降解过程中总磷几乎没有变化,磷酸根质量浓度先减小后增大,磷酸根可能转化成其他形式的磷。【结论】不同磷氮质量浓度比对MFC生物阴极脱氮产电有一定的影响。

PVDF黏结剂对微生物燃料电池阴极性能的影响

以聚偏二氟乙烯(PVDF)代替传统PTFE作为微生物燃料电池阴极黏结剂,研究PVDF黏结阴极时对微生物燃料电池阴极性能的影响,以求开发更适用于工程上大面积使用的微生物燃料电池阴极黏结剂。主要采用SEM、电位监测、极化测试对制备的微生物燃料电池阴极性能进行了表征。结果表明,当PVDF黏结剂质量浓度为100 g/L时,微生物燃料电池的最大功率密度达到1 586 mW/m^2,库伦效率最高可达到74%。PVDF可以作为微生物燃料电池空气阴极的黏结剂,不会对微生物燃料电池阴极性能产生负面影响。

小球藻生物阴极型微生物燃料电池的基础特性

利用自行设计的阴极管状光生物反应器式微生物燃料电池(MFC)作为实验模型,考察了阴极室投加小球藻后不同光暗周期下电池的产电、阴极溶氧及阴极藻的生长情况.结果表明,阴极投加小球藻后,电池产电性能明显提高,光暗间歇组最大功率密度为24.4mW/m2,持续光照组最大功率密度为27.5mW/m2.阴极溶氧及电化学分析证实溶氧是影响电压变化的主要因素,持续光照组溶氧较稳定,但比光暗间歇组光照阶段溶氧水平低;MFC阴极室培养小球藻不会对其造成毒害,光暗间歇时小球藻生长较好.运行小球藻生物阴极型MFC采用光暗间歇培养较好,并可适当延长光照时间.

NG-MFCs协同FCDI处理含盐废水应用研究

以氮掺杂石墨烯(NG)催化微生物燃料电池(MFCs)的阴极,同时多级串并联方式连接MFCs与流动电极电容去离子(FCDI)装置,用以处理含盐废水。结果表明,NG-MFCs的产电脱氮性能明显提升,其最大输出电压为523 m V,NH_4^+-N的去除率达到92.7%;并联方式下的MFCs产电输出更加稳定,处理Na Cl质量浓度2 g/L的盐溶液,MFCs-FCDI装置的除盐率达到30%。因此,NG-MFCs以其输出能量FCDI进行除盐,可达到能源利用与污水处理的双重效果。

光合微生物燃料电池处理餐厨沼液的性能研究

采用小球藻作为双室光合藻微生物燃料电池(PAMFC)的阴极以提供电子受体,实现污水处理和能量回收的双重目的.研究生物阴极接种方式和光照条件对生物产电性能和餐厨沼液废水处理效果的影响,并通过循环伏安法(CV)研究PAMFC电极极化和产电机制.结果表明:微藻生物膜阴极PAMFC污染物去除和产电性能表现优于对照组,COD,TN和TP去除率最高可达82.4%,54.5%和82.3%,开路电压和最大功率密度分别达603.0mV和41.5mW/m^2.污染物去除主要在阳极发生,但阴极能够还原去除来自阳极的铵根离子,且阴极反应产生氧气作为阳极的电子受体,增大系统电流,提高了阳极处理效率.持续光照下,PAMFC产电性能和污染物去除率略高于间歇光照,但是间歇光照可以避免阳极基质不足时阴极光饱和和氧饱和情况,更符合连续运行要求.PAMFC阴极的CV曲线显示,具有微藻阴极的实验组输出电压更大,还原峰更高,功率密度更强,但需注意长期运行时微藻生物膜增厚影响氧传质效率的问题.

微生物燃料电池还原重金属Cr(Ⅵ)的研究进展

六价铬[Cr(Ⅵ)]用途广泛,但是能严重污染水体和土壤,威胁生态安全和人类健康。寻找廉价高效的Cr(Ⅵ)处理技术一直被人类所关注。以电化学活性微生物为催化剂的微生物燃料电池(MFCs)在产电的同时能够还原Cr(Ⅵ),体现出极大的应用前景和优势。近年来通过优化电极材料和筛选新菌种等方式提高MFCs的Cr(Ⅵ)还原效率的研究居多,而运用分子生物学技术从机制出发优化电化学活性菌株的Cr(Ⅵ)还原性能,进而提升MFCs的Cr(Ⅵ)还原效率研究鲜有报道。此篇简单介绍了目前MFCs处理Cr(Ⅵ)的国内外研究进展,指出了运用分子生物学技术优化MFCs的Cr(Ⅵ)处理效率的前景,对未来利用MFCs处理废水中Cr(Ⅵ)的应用提供重要的参考。

AC-GO空气阴极对微生物燃料电池产电性能的影响

考察了氧化石墨烯(GO)修饰活性炭(AC)空气阴极(AC-GO阴极)对微生物燃料电池(MFC)产电性能以及有机物去除率的影响。实验结果表明,向AC阴极中掺杂一定量的GO可以降低阴极的内阻,提高阴极电化学反应速率。其中,GO掺杂量为0.5 mg·cm-2的AC-GO0.05阴极性能最好,该AC-GO0.05阴极MFC体系的最大功率密度(Pmax)为767 m W·m-2,是空白AC阴极体系Pmax(459 m W·m-2)的1.7倍,化学需氧量(COD)去除率和库伦效率(CE)均明显高于空白AC阴极体系。